Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 41. 9 november 1954 - Syntetfibrers struktur och egenskaper, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
16 november 1954
973
Fig. 1. Kristallina polymerers tvåfasstruktur"; t.v. icke
orienterad, t.h. orienterad genom sträckning.
fibern har både kristallina och amorfa områden.
Denna uppfattning stöds av att sådana
polymerers specifika vikt ligger mellan kristallint och
amorft materials. Vidare har deras
absorptionsspektrum i infrarött ibland två bandtyper som
är karakteristiska för kristall och vätska.
Av röntgenundersökningar kan man vidare dra
slutsatsen att fibrers kristallina områden är helt
små, de tycks ha en utsträckning av något tiotal
eller hundratal ångströmsenheter både
vinkelrätt mot molekylerna och parallellt med dessa.
I kristaller måste polymermolekylerna vara i
stort sett raka, och då de fullt utsträckta har
minst 1 000 Å längd, kan kristallerna inte
innehålla hela molekyler. Man måste därför anta att
fibrer har en tvåfasstruktur av ganska originell
typ. De flesta molekylerna ingår nämligen
omväxlande i amorfa och kristallina faser (fig. 1).
Man får emellertid inte anta att kristallerna är
perfekta eller att övergångarna mellan
kristallina och amorfa områden är skarp. Troligen finns
det övergångsområden med halvordnad struktur
vilka kan betraktas som deformerade kristaller.
Strukturtypen kan troligen vara olika för olika
prov av samma material, och är det säkerligen
för olika polymerer. Härom är emellertid hittills
mycket litet känt.
I fibrer och andra mekaniskt bearbetade
polymerer finns tvåfasstrukturen kvar, men
molekylerna har fått en viss orientering i såväl de
kristallina som de amorfa områdena. I många
sträckta fibrer antas åtminstone kristallerna
ligga så att molekylerna är i stort sett parallella
med fiberaxeln (fig. 1 t.h.).
Kristallisationens mekanism
Den lätthet varmed kristaller bildas är mycket
olika hos olika polymerer. Polyeten
kristalliserar t.ex. alltid, hur snabbt den än kyls från
smälta, medan polyetylentereftalat vid
snabbkyl-ning blir fullständigt amorft och förblir i detta
tillstånd lång tid vid rumstemperatur. En
mellanställning intar t.ex. polyvinylidenklorid som
kan fås amorf genom mycket snabb kylning till
rumstemperatur, men sedan långsamt
kristalliserar.
Man kan vänta att den temperatur, vid vilken
en underkyld polymer kan hållas lång tid utan
att kristallisera, står i något samband med
materialets omvandlingspunkt ("second order
tran-sition temperature"). Denna är den temperatur,
vid vilken polymerens specifika värme och
utvidgningskoefficient plötsligt stiger vid
uppvärmning. Samtidigt blir materialet böjligare och
något gummiliknande.
Det synes därför troligt att molekylernas
rörelsefrihet plötsligt växer vid omvandlingspunkten.
Denna ökning är dock inte tillräcklig för
kristallisation; tre aromatiska polyestrar kristalliserar
t.ex. inte förrän vid 30—50°C över
omvandlingspunkten; för polyvinylklorid är denna troligen
ca —17°C, men polymeren kristalliserar dock
endast mycket långsamt vid rumstemperatur.
Det är troligt att en polymers
omvandlingspunkt huvudsakligen bestäms av de krafter som
verkar mellan molekylerna och dessas rörlighet.
Vid kristallbildning måste molekylerna
emellertid komma i exakta lägen i förhållande till
varandra, och sannolikheten för att de skall kunna
göra detta beror till stor del på
polymermoleky-lens struktur. Den återkommande atomgruppens
(kedjelänkens) längd kan väntas spela en
betydande roll därför att ju större den är, desto
större förflyttning av molekylerna behövs för att
dessa skall komma i rätt läge för kristallisation.
Liten symmetri hos kedjelänken bör också
försvåra kristallisation.
Att polyeten och polytetrafluoreten
kristalliserar lätt beror kanske på att deras kedjelänkar är
bara 2,5 Å långa och att deras molekyler har stor
symmetri. Man vet ännu ganska litet om
kristal-lisationshastigheten för polymerer med långa
kedjelänkar, men så vitt hittills är känt avtar
den i regel med växande länklängd.
Man kan emellertid inte vänta en enkel
relation mellan kristallisationshastighet och
kedjelänkens längd. I polymerer, innehållande starkt
polära atomgrupper (t.ex. polyamider), kan
några sådana vara associerade redan i vätskefasen
och bilda tillräckligt ordnade utgångspunkter
för kristallbildning. Man får inte heller förväxla
de faktorer, som försvårar kristallisation, med
dem som helt förhindrar den; stor länklängd
fördröjer kristallisation, oregelbunden
molekylstruktur omöjliggör den.
Det kan därför mycket väl hända att polymerer,
som hittills erhållits bara i amorft tillstånd, kan
bringas att kristallisera under lämpliga
betingelser. Sannolikheten för att kristallisationskärnor
skall bildas är i allmänhet stor bara inom ett
temperaturintervall betydligt under polymerens
smältpunkt ts och avsevärt över dess
omvandlingspunkt t0. Varje egenskap hos molekylen,
som minskar skillnaden mellan ts och t0 eller
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
